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In Regelungssystemen werden häufig Signale aus mehreren unabhängigen, separat einstellbaren Komponenten geregelt, wobei die Einstellung einer Komponente keinen Einfluss auf die anderen Komponenten hat. Solche Komponenten, welche insbesondere kartesische bzw. orthogonale Komponenten sind, erfahren durch eine Regelstrecke eine Veränderung. Insbesondere können dabei Kopplungen zwischen den einzelnen Wirkungspfaden der unabhängigen Komponenten auftreten, was zu einem erheblichen Mehraufwand beim Entwurf der entsprechenden Regelsystem-Architektur führt. Dies kann Dynamikeinbußen des Regelkreises mit sich bringen. Insbesondere kann der Regelkreis unter Umständen nicht mehr stabil sein oder zumindest dynamisch unbrauchbar werden. Deshalb muss für solche Regelkreise eine Detektion einer solchen Situation vorgenommen werden, welche anschließend eine Totalabschaltung der Regelung initiiert.
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Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine stabile und dynamische Regelung eines Signals mit einer Mehrzahl von unabhängigen Komponenten zu schaffen, welche auch für Regelstrecken einsetzbar ist, bei denen die unabhängigen Komponenten miteinander verkoppelt werden.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das zu regelnde Signal als Eingangssignal über einen Eingangspfad einer Regelstrecke zugeführt, welche ein Ausgangssignal liefert, das über einen Ausgangspfad einer das Eingangssignal regelnden Reglereinrichtung zugeführt wird. Der Eingangspfad spezifiziert dabei einen Pfad vom Ort der Erzeugung des Eingangsignals bis hin zu dem entsprechenden Eingang an der Regelstrecke. Analog spezifiziert ein Ausgangspfad einen Pfad vom Ausgang der Regelstrecke bis hin zum Eingang der Reglereinrichtung.
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Im erfindungsgemäßen verfahren wird in einer Verkopplungs-Bestimmungs-Einrichtung ein Verkopplungssignal bestimmt, welches die durch die Regelstrecke verursachte Verkopplung zwischen verschiedenen Komponenten des Eingangssignals und Ausgangssignals repräsentiert. Diese Verkopplung ist im Ausgangssignal der Regelstrecke enthalten. Basierend auf dem Verkopplungssignal werden dann die unabhängigen Komponenten in einer Entkopplungs-Einrichtung entkoppelt, wodurch ein entkoppeltes Ausgangssignal generiert wird, dessen Komponenten von den (jeweils anderen) Komponenten des Eingangssignals entkoppelt sind. Dieses entkoppelte Ausgangssignal wird als Regelgröße der Reglereinrichtung zugeführt, wobei die Reglereinrichtung mit einem Diagonalregler jede unabhängige Komponente basierend auf einem Sollsignal separat regelt und als Stellgröße das Eingangssignal ausgibt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Ausgangssignal nicht ohne Vorverarbeitung der Reglereinrichtung zugeführt wird, sondern einer Entkopplung unterzogen wird, so dass die Komponenten des Signals wieder voneinander entkoppelt sind. Somit erhält die um die Entkopplung ergänzte Regelstrecke Diagonalgestalt. Dies hat den Vorteil, dass zur Regelung nunmehr ein Diagonalregler eingesetzt werden kann, dessen Matrix nur entlang der Diagonalen Einträge enthält. Hierdurch kann eine einfach aufgebaute Regelung erreicht werden, welche zudem weiterhin hochdynamisch ist.
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Zur effizienten Bestimmung des Verkopplungssignals werden in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein über den Eingangspfad übertragenes Signal und ein über den Ausgangspfad übertragenes Signal in der Verkopplungs-Bestimmungs-Einrichtung verglichen. Da in dem Unterschied dieser beiden Signale die Verkopplung enthalten ist, kann diese mit an sich bekannten Methoden in einfacher Weise ermittelt und bei der Entkopplung geeignet berücksichtigt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auch dynamische Änderungen der Regelstrecke berücksichtigt. Dies wird dadurch erreicht, dass kontinuierlich bzw. regelmäßig während der Regelung das Verkopplungssignal mittels einer ersten Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit der Verkopplungs-Bestimmungs-Einrichtung ermittelt und zur Entkopplung verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, das Verkopplungssignal mittels einer zweiten Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit der Verkopplungs-Bestimmungs-Einrichtung einmalig, beispielsweise bei der Initialisierung des Verfahrens, oder zu einem oder mehreren (unregelmäßigen) Zeitpunkten zu bestimmen. Die Zeitpunkte, zu denen die zweite Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit in Betrieb gesetzt wird, können dabei z. B. durch einen Benutzer spezifiziert werden oder durch ein Auslösesignal festgelegt sein, beispielsweise basierend auf dem der Regelung zugeführten Sollsignal.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein über den Eingangspfad übertragenes Signal, insbesondere das Eingangssignal am Anfang des Eingangspfads, und das entkoppelte Ausgangssignal am Ende des Ausgangspfads der Verkopplungs-Bestimmungs-Einrichtung zugeführt, welche hieraus das Verkopplungssignal ermittelt. Zum Zeitpunkt der Initialisierung des Verfahrens entspricht dabei das entkoppelte Ausgangssignal noch dem verkoppelten Ausgangssignal, da noch kein Verkopplungssignal bestimmt wurde. Die Ermittlung des Verkopplungssignals basiert dabei auf einer Aktualisierung des momentanen Verkopplungssignals, wobei sich das momentane Verkopplungssignal nach der Aktualisierung nur bei Veränderungen der Kopplung entlang der Regelstrecke ändert. Die genannten Signale werden vorzugsweise der oben beschriebenen ersten Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit zugeführt, welche basierend auf entsprechenden Aktualisierungen das Verkopplungssignal gut kontinuierlich nachführen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein über den Eingangspfad übertragenes Signal, insbesondere das Signal am Ende des Eingangspfads, und das (verkoppelte) Ausgangssignal am Anfang des Ausgangspfads der Verkopplungs-Bestimmungs-Einrichtung zugeführt, welche hieraus das Verkopplungssignal ermittelt. Diese Signale werden vorzugsweise der oben beschriebenen zweiten Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit zugeführt, um zu bestimmten Zeitpunkten, insbesondere bei der Initialisierung des Verfahrens, das Verkopplungssignal komplett neu aus dem verkoppelten Ausgangssignal zu berechnen.
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Zur Durchführung der Entkopplung wird in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Verkopplungssignal einer ersten, im Ausgangspfad angeordneten Entkopplungs-Einheit der Entkopplungs-Einrichtung zugeführt, welche hieraus das entkoppelte Ausgangssignal ermittelt. Um Nichtlinearitäten am Eingang der Regelstrecke geeignet zu berücksichtigen, kann optional neben der ersten Entkopplungs-Einheit eine zweite, im Eingangspfad angeordnete Entkopplungs-Einheit vorgesehen sein. Dabei wird das Verkopplungssignal ferner der zweiten Entkopplungs-Einheit zugeführt, welche hieraus ein entkoppeltes Eingangssignal ermittelt, das anschließend am Eingang der Regelstrecke anliegt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird durch das Eingangssignal ein komplexwertiges Signal mit Realteil und Imaginärteil beschrieben, welche jeweils eine unabhängige kartesische Komponente des zu regelnden Signals darstellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in verschiedenen technischen Bereichen eingesetzt werden, in denen Regelstrecken auftreten, welche zu einer Verkopplung von unabhängigen Komponenten führen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren im Bereich der Generierung von Hochfrequenz-Signalen verwendet. Dabei umfasst die Regelstrecke eine Sendeeinheit zum Aussenden eines Hochfrequenz-Signals und eine Empfangseinheit zum Empfang des über die Sendeeinheit ausgesendeten Hochfrequenz-Signals. Sendeeinheiten in der Hochfrequenztechnik beinhalten im Regelfall Verarbeitungseinheiten in der Form von Hochfrequenzverstärkern, Modulationseinrichtungen und dergleichen. Diese Einrichtungen unterliegen einer gewissen Dynamik, z. B. verändern sich die Eigenschaften von Hochfrequenzverstärkern bei Veränderung der Betriebstemperatur. Solche dynamischen Veränderungen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren schnell und effizient ausgeregelt werden, so dass durch die Sendeeinheit ein konstantes Hochfrequenzsignal generiert wird. Die Sendeeinheit kann dabei z. B. eine Sendeeinheit für einen Kernspintomographen sein. Diese Sendeeinheit erzeugt Hochfrequenzimpulse zur resonanten Anregung von Atomkernen im menschlichen oder tierischen Gewebe, um hierdurch in geeigneter Weise Bilder des Gewebes zu generieren.
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Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der soeben beschriebenen Regelstrecke ist das Eingangssignal z. B. ein Basisbandsignal mit einer deutlich niedrigeren Frequenz als das generierte Hochfrequenzsignal. Dieses Basisbandsignal wird in der Sendeeinheit mit einem Hochfrequenz-Trägersignal moduliert und ausgesendet, wobei in der Regel auch eine Verstärkung des Signals erfolgt. Das in der Empfangseinheit empfangene modulierte Hochfrequenzsignal wird anschließend demoduliert und in der Regel auch verstärkt.
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Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Vorrichtung zur Regelung eines Signals mit einer Mehrzahl von unabhängigen Komponenten, wobei die Vorrichtung eine Reglereinrichtung umfasst und im Betrieb der Vorrichtung das zu regelnde Signal als Eingangssignal über einen Eingangspfad einer Regelstrecke zugeführt wird, welche ein Ausgangssignal liefert, das über einen Ausgangspfad der das Eingangssignal regelnden Reglereinrichtung zugeführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung beinhaltet eine Verkopplungs-Bestimmungs-Einrichtung zur Bestimmung eines Verkopplungssignals, welches die durch die Regelstrecke verursachte Verkopplung zwischen verschiedenen Komponenten des Eingangssignals und Ausgangssignals repräsentiert. Darüber hinaus ist eine Entkopplungs-Einrichtung zur Entkopplung der unabhängigen Komponenten basierend auf dem Verkopplungssignal vorgesehen, wodurch ein Ausgangssignal generiert wird, dessen Komponenten von den (jeweils anderen) Komponenten des Eingangssignals entkoppelt sind. Die Reglereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie das entkoppelte Ausgangssignal als Regelgröße empfängt und mit einem Diagonalregler jede unabhängige Komponente basierend auf einem Sollsignal separat regelt und als Stellgröße das Eingangssignal ausgibt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine oder mehrere der oben beschriebenen bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dieser Vorrichtung durchgeführt werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten 1 detailliert beschrieben. Diese Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Regelung basierend auf einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Im Folgenden wird die Erfindung am Beispiel der Regelung eines Signals für eine Hochfrequenz-Sendeeinheit beschrieben. Die Hochfrequenz-Sendeeinheit ist dabei ein entsprechender Transmitter Tx, dem ein Basisbandsignal IS' zugeführt wird, das dieser mittels eines Hochfrequenz-Verstärkers verstärkt und mit einem hochfrequenten Trägersignal, das im Bereich von einem bzw. mehreren hundert Megahertz (z. B. 120 MHz) liegt, moduliert. Die maximale Frequenz des Basisbandsignals liegt in der hier beschriebenen Ausführungsform bei in etwa 500 kHz. Der dargestellte Transmitter Tx ist ein in einem Kernspintomographen verwendeter Transmitter, der Hochfrequenz-Impulse zur Anregung von Atomen im menschlichen oder tierischen Körper aussendet, um in Kombination mit einem entsprechenden Magnetfeld Bilder des Körpers zu generieren.
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Aufgrund nicht beeinflussbarer Veränderungen im Transmitter, insbesondere verursacht durch die Veränderung des Verstärkungsverhaltens des darin verbauten Hochfrequenz-Verstärkers durch Temperaturschwankungen, ist das ausgesendete Hochfrequenz-Signal unerwünschten Schwankungen unterworfen, welche zu Fehlern im Rahmen der durch den Tomographen durchgeführten Bildgebung führen. Um solchen Fehlern entgegenzuwirken, wird die nachfolgend beschriebene Regelung verwendet. Hierzu wird das durch den Transmitter Tx generierte Hochfrequenz-Signal von einer entsprechenden Hochfrequenz-Empfangseinheit Rx empfangen, welche das Signal wiederum verstärkt und geeignet demoduliert, so dass ein demoduliertes Basisbandsignal als Ausgangssignal OS erhalten wird. Durch die Sendeeinheit Tx und die Empfangseinheit Rx sowie der Signalübertragungsstrecke dazwischen wird somit eine Regelstrecke RS geschaffen, welche auf der rechten Seite der vertikalen gestrichelten Linie L der 1 liegt.
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Mit der Regelung der 1 wird eine Zweigrößen-Regelung des Basisbandsignals geschaffen, wobei das Basisbandsignal als zu regelnde unabhängige kartesische Komponenten einen Realteil und einen Imaginärteil umfasst, welche im komplexen Zahlenraum die Amplitude und Phase des Basisbandsignals beschreiben. Die beiden kartesischen Komponenten sind dabei unabhängig voneinander einstellbar, werden jedoch durch die Regelstrecke RS miteinander verkoppelt. Dies führt dazu, dass bei einer Regelung nicht ohne Weiteres der Realteil und Imaginärteil des Signals separat regelbar sind, denn es gibt Querwirkungen zwischen Real- zu Imaginärteil und umgekehrt. Herkömmlicherweise muss deshalb bei der Regelung eine 2×2-Matrix mit Nicht-Diagonalelementen ungleich Null verwendet werden, um die Verkopplung zwischen Real- und Imaginärteil zu berücksichtigen. Dies führt zu einem komplex aufgebauten Regler mit vier Regeldifferenzen. Die Komplexität des Reglers nimmt dabei quadratisch mit der Anzahl der geregelten kartesischen Komponenten zu. Erfindungsgemäß wird nunmehr eine Regelung vorgeschlagen, bei der trotz der Verkopplung der kartesischen Komponenten über die Regelstrecke RS ein einfach aufgebauter Diagonalregler eingesetzt werden kann. Dies wird durch eine geeignete Entkopplung der über die Regelstrecke verkoppelten Komponenten erreicht, wie im Folgenden beschrieben wird.
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Im Rahmen der Regelung wird über eine Einstelleinrichtung SE, welche auch als Setup-Einrichtung bezeichnet wird, der Soll- bzw. Referenzwert RV erzeugt, auf dem das Basisbandsignal geregelt werden soll. Dieser Sollwert wird einer (optionalen) Vorsteuerung in der Form eines Feed-Forward-Controllers FF zugeführt, der das Signal an den Verstärker in der Sendeeinheit Tx anpasst. Das Vorsteuersignal gelangt zu einem Addierer A, in dem dieses Signal additiv mit dem Ausgang eines Diagonalreglers DC gekoppelt wird. Das Referenzsignal RV wird ferner einem (optionalen) Setup-Filter SF zugeführt, der bei der Regelung eine entsprechende Totzeit berücksichtigt, die durch die Zeitverschiebung bei der Signalübertragung bzw. Signalgenerierung über die Regelstrecke RS verursacht wird. Mit Hilfe des Setup-Filters SF wird somit unter Verwendung der Totzeit ein Signal erzeugt, das zeitkongruent zu dem Signal OS' ist, welches mit dem Signal des Setup-Filters SF über den Substrahierer D gekoppelt wird. Das sich hieraus ergebende Differenzsignal wird dem Diagonalregler DC zugeführt.
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Um den Diagonalregler DC verwenden zu können, muss eine entsprechende Entkopplung der über die Regelstrecke verkoppelten kartesischen Komponenten vorgenommen werden. Dies wird in der Vorrichtung der 1 durch zwei Verkopplungs-Bestimmungs-Einheiten FD1 und FD2 sowie zwei Entkopplungs-Einheiten LD1 und LD2 erreicht. Über die Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD1 wird kontinuierlich im Rahmen der Regelung die Verkopplung zwischen den kartesischen Komponenten ermittelt und ein darauf basierendes Verkopplungssignal CS kontinuierlich erzeugt bzw. angepasst. Das Verkopplungssignal stellt dabei eine Phasenverschiebung zwischen den Signalen vor und nach der Regelstrecke dar. Zur Ermittlung der Verkopplung wird der Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD1 ein Eingangssignal IS zugeführt, welches durch die Addition des Ausgangsignals des Diagonalreglers mit dem Vorsteuersignal im Addierer A erhalten wird und die Stellgröße des Regelkreises darstellt. Ferner wird der Einheit FD1 als weiteres Signal das Ausgangssignal OS' zugeführt, welches aus der weiter unten beschriebene Entkopplungs-Einheit LD1 stammt. Die beiden Signale werden in einem Signalkombinierer M1 zusammengefasst, der das zusammengefasste Signal zu einem Eingang der Einheit FD1 führt. In der Einheit FD1 erfolgt dabei durch Vergleich der zusammengefassten Signale die Bestimmung der Verkopplung, welche zu einem Verkopplungssignal CS am Ausgang der Einheit FD1 führt.
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Zusätzlich zu der Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD1 wird in 1 die weitere (optionale) Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD2 eingesetzt werden. Diese Einheit dient im Unterschied zur Einheit FD1 nicht zur kontinuierlichen Nachführung des Verkopplungssignals CS, sondern sie liefert einmalig oder zu vorbestimmten Zeitpunkten, beispielsweise ausgelöst durch einen entsprechenden Trigger, ein aktualisiertes Verkopplungssignal CS, welches über die Einheit FD1 durchgeschleift wird und zur Entkopplungs-Einheit LD1 gelangt. Vorzugsweise kann die Einheit FD2 zu Beginn der Regelung verwendet werden, um auf diese Weise eine Sofortidentifikation der Verkopplung durchzuführen, so dass der Regler auf diese Weise schneller aktiviert wird. Der Einheit FD2 werden über einen weiteren Signalkombinierer M2 das Signal IS' am Eingang der Regelstrecke und das verkoppelte Ausgangssignal OS am Ausgang der Regelstrecke zugeführt. Über einen Vergleich der kombinierten Signale bestimmt die Einheit FD2 wiederum das Verkopplungssignal CS. Sowohl die Einheit FD1 als auch die Einheit FD2 ermitteln das Verkopplungssignal basierend auf einer Rückkopplung (Feedback Decoupling).
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In 1 ist beispielhaft eine Variante gezeigt, wie die Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD2 in Betrieb gesetzt werden kann. Die Aktivierung der Einheit FD2 erfolgt dabei über den Ausgang eines AND-Gatters, wobei bei Anliegen einer logischen 1 am Gatter-Ausgang die Einheit FD2 aktiviert ist und ein entsprechendes Verkopplungssignal CS ermittelt. Damit am AND-Gatter am Ausgang eine logische 1 erzeugt wird, müssen die Funktionseinheiten ET (ET = Enable by Trigger) und ED (ED = Enable an Demand) an den beiden Eingängen des AND-Gatters eine logische 1 aufweisen. Die Einheit ET erzeugt dabei eine logische 1 immer dann, wenn ihr ein ausreichender Sollwertpegel über die Einheit SE zugeführt wird. Mittels der Einheit ET kann somit über ein Triggersignal die Einheit FD1 dann in Betrieb gesetzt werden, wenn neben einem ausreichenden Sollwertpegel ferner durch die Einheit ED eine logische 1 generiert wird.
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In 1 wird die Verwendung der Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD1 über ein entsprechendes OR-Gatter gesteuert, wobei bei Anliegen einer logischen 1 am Ausgang des OR-Gatters die Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD2 in Betrieb gesetzt wird. Das logische OR-Gatter erzeugt dabei eine logische 1, wenn an zumindest einem seiner Eingänge eine logische 1 anliegt. Ein Eingang wird dabei durch die Funktionseinheit EA gespeist (EA = Enable Always), mit der durch die Generierung einer entsprechenden logischen 1 sichergestellt wird, dass die Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD2 in Betrieb gesetzt ist. Wird demgegenüber durch die Funktionseinheit EA eine logische 0 generiert, wird die Inbetriebnahme der Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD1 über ein entsprechendes Ausgangssignal der Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD2 geregelt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei immer dann eine logische 1 von der Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD2 generiert, wenn diese gerade nicht in Betrieb ist, so dass in diesem Fall eine Nachführung der Verkopplung durch die Verkopplungs-Bestimmungs-Einheit FD1 sichergestellt ist.
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Nach der Ermittlung des Verkopplungssignals CS basierend auf der Einheit FD1 bzw. FD2 erfolgt die eigentliche Entkopplung in den Entkopplungs-Einheiten LD1 bzw. LD2, welche Schleifen-Entkoppler (LD = Loop Decoupler) darstellen. Die einzelnen Entkopplungs-Einheiten LD1 und LD2 realisieren eine entsprechende Drehmatrix, mit der die im Verkopplungssignal spezifizierte Phasenverschiebung rückgängig gemacht wird. Dabei stellt der Schleifen-Entkoppler LD1 ein notwendiges Bauteil der Regelung der 1 dar, wohingegen der Schleifen-Entkoppler LD2 ein optionales Bauteil ist. Dem Entkoppler LD1 wird dabei das verkoppelte Ausgangssignal OS der Regelstrecke sowie das Verkopplungssignal CS zugeführt. Aufgrund der bekannten Verkopplung kann in dem Entkoppler dann ein entkoppeltes Ausgangssignal OS' ermittelt werden, in dem dann Realteil und Imaginärteil entkoppelt sind. Darüber hinaus kann auch eingangsseitig eine Entkopplung über den Entkoppler LD2 vorgenommen werden, wobei hierzu das Eingangssignal IS und das Verkopplungssignal CS dem Entkoppler LD2 zugeführt werden, welcher ein entkoppeltes Eingangssignal IS' ermittelt. Der Entkoppler LD2 kommt dabei insbesondere dann zum Einsatz, wenn eingangsseitig auf der Regelstrecke Nichtlinearitäten auftreten, welche nicht ausreichend durch lediglich eine ausgangsseitige Entkopplung berücksichtigt werden können.
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Basierend auf einer entsprechenden Entkopplung durch den Entkoppler LD1 und den Entkoppler LD2 wird somit insgesamt das entkoppelte Ausgangssignal OS' erhalten, welches dann über den Subtrahierer mit dem Sollwert kombiniert wird. Da somit am Eingang des Reglers DC ein Signal mit entkoppeltem Real- und Imaginärteil anliegt, können beide kartesischen Komponenten separat über einen Diagonalregler gesteuert werden, dessen Matrix nur entlang der Diagonale Komponenten enthält. Ein Diagonalregler entspricht dabei einer Kombination von zwei separaten Eingrößen-Reglern. Ein solcher Diagonalregler ist wesentlich einfacher aufgebaut als Regler, bei denen Verkopplungen zwischen den Komponenten der Regelgröße verarbeitet werden müssen.
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Die im Vorangegangenen beschriebene Regelung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere kann für eine Regelstrecke, die kartesische Komponenten des Stellsignals miteinander verkoppelt, eine einfache Regelung mit einem Diagonalregler durch Verwendung einer entsprechenden Entkopplung erreicht werden. Diese Entkopplung gewährleistet, dass die damit erhaltenen Gesamtwirkungspfade keine Verkopplung mehr aufweisen. Die Regelung ist dabei im Entwurf und der Realisierung wesentlich einfacher und gleichzeitig dynamisch performanter. Dabei besteht die Möglichkeit, die Entkopplung kontinuierlich durch eine Nachführung des entsprechend ermittelten Verkopplungssignals durchzuführen, um hierdurch dynamische Veränderungen der Regelstrecke zu berücksichtigen. Gegebenenfalls besteht auch die Möglichkeit, das Verkopplungssignal nur bei der Initialisierung des Verfahrens oder zu dedizierten Zeitpunkten neu zu berechnen. Beide Varianten können gegebenenfalls auch miteinander kombiniert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wurde anhand der Regelung einer Hochfrequenz-Sendeeinheit für einen Kernspintomographen beschrieben. Üblicherweise werden in einem Kernspintomographen eine Vielzahl solcher Sendeeinheiten verwendet, welche auf unterschiedlichen Kanälen arbeiten. Erfindungsgemäß kann dabei für jede der Sendeeinheiten eine entsprechende erfindungsgemäße Regelung implementiert sein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist darüber hinaus nicht auf die Verwendung von Sendeeinheiten im Kernspintomographen beschränkt. Das Verfahren kann auch in anderen technischen Bereichen Einsatz finden, in denen ein Stellsignal mit einer Mehrzahl von unabhängigen Komponenten über eine Regelstrecke verkoppelt wird. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist beispielsweise die Regelung von elektrischen Antrieben bei Wechselstrommaschinen, wobei in diesem Fall als unabhängige Komponenten der drehmomentbildende und der feldbildende Strom getrennt voneinander beeinflusst werden sollen.
